味觉感受细胞离子通道和动作电位的建模与仿真

结合膜片钳测量的味觉感受细胞离子通道实验数据,提出了一个哺乳动物味觉感受细胞动作电位的数学模型.首先,建立了味觉感受细胞的电压门控Na＋通道和外向延迟整流K＋通道的模型,在此基础上建立了味觉感受细胞的单细胞计算模型.其次,仿真研究了味觉感受细胞在电刺激和酸味刺激下产生的动作电位,以及离子通道动力学特性对其的影响.该模型对于研究味觉感受细胞在味觉物质刺激下产生的动作电位及其离子通道的工作机制,以及味觉信息在外周神经的传递和信息编码具有指导意义。     

筛选机制与细胞衰老的DNA损伤假说

生理界存在一类筛选机制,它将DNA损伤较小的细胞筛选出来,产生后代。主要有两类模式－机制1和机制2,分别以细菌和人的成纤维细胞为代表,那些具有筛选机制1的细胞（如：细菌、生殖细胞、癌细胞）能无限传代,而体细胞则不能。这两类筛选机制背后有更深刻的原因,而细胞2的癌变正是林合同制2退化为机制1的过程。     

筛选机制与细胞衰老的DNA损伤假说

生物界存在一类筛选机制,它将DNA损伤较小的细胞筛选出来,产生后代.主要有两类模式机制1和机制2,分别以细菌和人的成纤维细胞为代表,那些具有筛选机制1的细胞(如:细菌、生殖细胞、癌细胞)能无限传代,而体细胞则不能.这两类筛选机制背后有更深刻的原因,而细胞的癌变正是从机制2退化为机制1的过程。 Abstract:Selective mechanisms exist in organism and biosphere,which select the cells with less DNA injuy and reproduces them.There are two models;Mechanisms 1 and Mechanisms 2,represented respectively b bacteria and mechanolytes of human beings.Cells with Mechanisms 1(e.g. bacteria,generative cells,cancer cells)can reproduce infinitely,while somatic cells can not.There are deep-going reasons behind the two categories of selective mechanisms.The canceration of the cells is a degenerating process from Mechanisms 2 to Mechanisms 1.     

老年性痴呆症患者海马老年斑三维重构

老年斑是老年性痴呆 (AD)的主要病理特征之一。β 淀粉样蛋白 (Aβ)在老年斑中的积聚与AD发病关系密切。因此 ,如何抑制老年斑内Aβ的积聚和促进Aβ纤维的解聚对于治疗和预防AD有十分重要的意义。通过免疫组织化学染色、MATLAB软件图像处理、AVS重构等技术构建了老年斑三维结构。实验发现海马部位的弥散斑和经典斑具有孔状结构 ;弥散斑无明显核心结构 ,密度分布趋势由中心向周围递减 ;经典斑中心Aβ沉积最致密 ,周围Aβ沉积最少 ,而斑块外周Aβ沉积密度居中。老年斑三维结构重构方法的建立 ,有助于老年斑积聚动力学的研究 ,并对AD病理机制的探讨具有重要意义。     

神经元对于高频电刺激的动态响应

深部脑刺激(deep brain stimulation,DBS)在许多神经系统疾病的临床治疗上都展现出良好的应用前景,然而,其作用机制尚不明确.常规DBS采用高频刺激(high frequency stimulation,HFS)的脉冲序列,这种窄脉冲最容易激活神经元结构中的轴突部分,通过轴突的投射,将HFS的作用传播至下游神经元.因此,为了探讨DBS的作用机制,并鉴于海马脑区是治疗癫痫和痴呆症等疾病的重要靶点,我们研究了海马区轴突HFS对于下游神经元的作用.对麻醉大鼠的海马CA1区传入神经通路Schaffer侧支施加1 min的100 Hz高频刺激,记录并提取下游CA1区锥体神经元和中间神经元的单元锋电位.计算锋电位的发放率,以及它们与刺激脉冲之间的锁相值(phase-locking value,PLV)和潜伏期,以定量分析HFS期间神经元动作电位发放的变化趋势.结果显示,在传入轴突上施加HFS时,初期会诱发下游神经元群体同步产生动作电位(即群峰电位).在HFS后期(群峰电位消失之后),两类神经元的单元锋电位发放仍然持续,并且发放率较稳定.但是,锋电位与刺激脉冲之间的锁相性逐渐减弱、潜伏期逐渐延长.而且,与中间神经元相比较,锥体神经元锋电位的锁相性更弱、潜伏期更长.这些结果表明,持续的轴突HFS可以诱导下游神经元产生非同步的活动,高频脉冲刺激引起的不完全轴突传导阻滞可能是导致该现象产生的主要原因.本文的研究为揭示脑刺激的作用机制提供了重要信息.     

磷脂酰肌醇信号在GLUT4囊泡转运中的调控作用

葡萄糖转运蛋白4(glucose transporter 4,GLUT4)参与胰岛素敏感的脂肪细胞和肌肉细胞中的葡萄糖转运,对机体葡萄糖代谢至关重要。磷脂酰肌醇作为各种蛋白质的定位信号,参与调控细胞生长和新陈代谢,在胰岛素信号转导过程中起着关键作用。在过去的几十年里,关于磷脂酰肌醇信号调控GLUT4囊泡转运方面已有了很大的进展。该文总结了磷脂酰肌醇在GLUT4囊泡转运中的调控作用。     

大鼠压杆行为的运动皮层局部场电位研究

目的：提取与大鼠右前肢运动相关联的初级运动皮层场电位的信号特征,并探讨依据局部场电位（LFP）识别前肢运动行为的可行性。方法：4只SD大鼠通过训练习得压杆取水操作,然后在左右脑初级运动皮层M1区分别植入多通道束状微电极,术后恢复后进行大鼠压杆行为实验,以2 kHz/s速率记录深部脑电信号及压杆状态信号,同步记录行为过程的视频信号。以通道间的差分信号作为局部场电位信号,分析局部场电位信号的时域特征,进行聚类分析。以压杆状态信号和视频分析为判定依据,对聚类结果进行分析。结果：局部场电位信号在大鼠压杆动作时明显增强,不同通道的局部场电位信号幅值、波形有差异,表明与前肢运动相关联的M1区局部场电位信号有空间分布特征;依据阈值准则从局部场电位信号检测压杆行为的检出率为80%。结论：依据局部场电位信号特征对大鼠前肢运动进行检测具有可行性。     

应用线性硅电极阵列检测海马场电位和单细胞动作电位

近年来,硅材料微电极阵列发展迅速,μ为研究大脑神经细胞活动的时空特性提供了理想的手段.考察了线性硅材料微电极阵列在神经细胞电位检测中的稳定性,以及对于单细胞动作电位检测的有效性.实验结果表明,在麻醉大鼠海马CA1区场电位记录中,上下移动记录微电极200μm,对于正向和反向诱发电位的记录几乎没有影响,说明,线性微电极阵列对于神经细胞的损伤很小,检测性能稳定.电极阵列上处于细胞胞体层的测量点可以有效地记录到CA1神经细胞的动作电位发放,同一记录点上可以清楚地分辨出数个不同神经细胞的发放电位.实验结果显示了硅电极阵列操作简便、检测信号稳定和获取信息多等特点,对于开展微电极阵列应用研究的工作人员具有借鉴作用.     

血管舒张因子NO在神经-血管偶联过程中扩散动力学的仿真建模

神经-血管偶联机制至今还没有完全被阐明.对脑微循环的研究表明,位于皮层内的微动脉的舒张代表着神经-血管偶联过程中的最初血流响应机制.一氧化氮(NO)被认为是介导微动脉舒张的最重要因子之一,为了探讨NO在微动脉舒张过程中作为关键因子的作用,本文开展了基于大脑功能柱水平,由功能刺激产生的NO在神经-血管偶联过程中扩散动力学的时空模式的仿真建模研究.在大脑功能柱形态分析的基础上,建立NO扩散数学模型.应用该模型,清晰地阐述了由功能刺激产生的NO在时间维度和空间维度的扩散过程.计算机仿真结果表明,由功能刺激产生的NO,其扩散主要被限制在功能柱内.因此,NO作用的影响区域也就被限制在功能柱内.在时间维度上,NO信号大约维持1s左右.本研究从四维时空角度探讨由功能刺激产生的血管舒张因子的响应模式,为最终阐明神经-血管偶联机制提供了一种新的途径.     

一种结合生物医学知识的蛋白质组非标记定量分析方法及其应用

基于质谱的非标记定量方法能够对复杂蛋白质组进行规模化分析,同时,在定量分析的基础上理解和解释蛋白质组的功能和相互作用关系更有意义.这需要建立一种有效的兼容定量和定性分析结果的方法.针对这一需求,本文首先借鉴了NSAF(normalized spectral abundance factor)算法采用肽段计数对蛋白质组数据进行定量,进一步结合共享肽对该方法进行优化.以此为基础,通过g:Profiler获取海量蛋白质组的功能注释信息,在定量分析的过程中,同步实现了对蛋白质组数据的功能性分析.本文选择来自人心脏、小鼠心脏、小鼠肝脏的三组线粒体蛋白质组数据对该方法进行验证,按照功能性分析将三组数据划分为若干功能组或信号通路,并进行相关性、功能聚类以及电子传递链分析.结果表明,结合共享肽的优化算法克服了对低丰度蛋白质的错误估计,提高了非标记定量的准确性.同时,结合生物医学知识的分析方法解释了蛋白质组的功能和相互作用关系,为差异比较蛋白质组学、疾病蛋白质组学以及功能蛋白质组学等组学研究提供了新的方法.